JP2008272122A - マイクロ波照射による滅菌方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 滅菌対象物を乾燥させる第一の工程と、乾燥させた滅菌対象物にマイクロ波を照射して核酸分子の切断を生じさせる第二の工程とからなることを特徴とする滅菌方法とする。
【選択図】 図1
Description
滅菌にはいくつかの手法が存在するが、従来からの滅菌装置には、圧力容器内に滅菌対象物を入れ、高圧スチームにより滅菌するオートクレーブが用いられている。
しかしながら、オートクレーブ滅菌では高圧蒸気を使用するため滅菌対象物は金属、ガラス等に限られ、耐熱性の低い熱可塑性樹脂等高分子材料や紙などには使用できない。また、121℃に維持する時間は15〜20分であるが、121℃までに到達する時間、121℃から常温まで温度を低下させる時間を考慮すると、乾熱滅菌ほどではないが1時間半から2時間程度の時間を要する。オートクレーブ処理では、高圧蒸気を使用するため被滅菌物に接触した水が発生し、滅菌処理後に悪臭や汚水が発生するという問題も生じる。
そこで、係る問題を解決すべく、近年は、マイクロ波、γ線、電子線等電磁波や放射線を使用した滅菌装置について提案されている。
しかしながら、γ線は照射時間が長く、取り扱いに資格が必要であり誰でも使用可能ではなく、透過性が強く大掛かりな遮蔽設備も必要となり、定期的に補充するコバルト60の価格も高価であるため、設置コスト、ランニングコスト共に高くなるという問題がある。一方電子線は、数秒の照射で滅菌が可能であり、ランニングコストは比較的低廉であるが、電子線照射設備として電子加速器が必要となり、設置コストが高いという問題がある。
例えば、特許文献2には、滅菌対象物に界面活性剤と水を添加し、マイクロ波を照射することによって、界面活性剤が被加熱物に分散するため被加熱物である滅菌対象物が急速に加熱され、滅菌処理時間が短縮される滅菌方法について記載されている。
しかしながら、処理時間は短縮されているが、蒸気加熱によって滅菌を行うのはオートクレーブと同様であるため、滅菌対象物として耐熱性の低い熱可塑性樹脂等の高分子材料には使用できないという問題や、悪臭や汚水を発生させないという問題は解決されていない。
本発明における滅菌対象物は、マイクロ波照射対象物とマイクロ波照射対象試料が保持された容器、材料等の保持体とからなる。
本発明に使用可能な保持体は、マイクロ波を使用できる物なら特に限定されず、例えば、高分子樹脂(ポリエチレン、PET、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ABS樹脂、AS樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアセタール、ポリイミド、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタート等)、紙、布帛、耐熱性ガラス等を使用することができる。
本発明の特徴は滅菌対象物の温度上昇を抑制し、高圧蒸気を使用することがないことであるため、保持体としては耐熱性の低い熱可塑性樹脂(ポリエチレン、PET、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ABS樹脂,AS樹脂,アクリル樹脂等)を使用することが好ましい。
一方、マイクロ波を照射するとスパークが発生することから、金属類、金属類の装飾を施した陶器、漆器類については保持体として好適に使用することはできない。
一方、滅菌対象物の温度上昇を伴う乾燥方法、例えば、熱風乾燥、噴霧乾燥、間接加熱乾燥、遠赤外線加熱乾燥、マイクロ波加熱乾燥、太陽熱利用乾燥、フライ乾燥、過熱水蒸気乾燥等は、本発明に係る乾燥方法としては好適には使用することはできない。
第二の工程は、第一の工程により乾燥された滅菌対象物にマイクロ波を照射する工程である。滅菌対象物にマイクロ波を照射することにより核酸分子に直接配位している結合水が電磁波を吸収し活性化することにより核酸分子内のホスホジエルテル結合の切断が生じ、ゲノムDNAが切断されるため、水分子を取り除いたとしても滅菌対象物の滅菌が可能となる。
間欠操作において、マイクロ波連続照射時間は15分以上であることが望ましい。15分未満であると核酸分子に直接配位している結合水が十分に活性化されず、かつマイクロ波照射効果は蓄積性ではないため、冷却期間を設けると間欠操作のサイクルを繰り返しても、核酸分子の切断が生じにくいからである。
容器等保持体を滅菌する場合は、表面に付着した菌類、ウイルス等を滅菌することができれば十分であることから、マイクロ波を15〜20分間の1回照射、または間欠操作を1回行うことが好ましい。滅菌処理時間、処理費用等が増加するため、間欠操作を2回以上行うのは好ましくない。
一方、医療用廃棄物等を滅菌する場合は、滅菌をより確実に行うため、複数回の間欠操作を行うのが好ましい。滅菌対象物によって、間欠操作回数は適宜選択されるが、多くとも3回以内とすることが好ましい。間欠操作回数を4回以上行うと、滅菌処理時間、処理費用等が増加し、温度が上昇し保持体が特に耐熱性の低い熱可塑性樹脂等の場合は、長時間の加熱のため熱変形する可能性があるため好ましくない。
プラスチック製容器に入れたλ−DNA0.3μgを5区画準備し、真空凍結乾燥機(日立社製CE10)を用いて30分間凍結乾燥させ水を含む溶媒を取り除いた。その後、1000Wのマイクロ波発生装置(シャープ社製RE−SD50−S)を使用し、処理時間をそれぞれ、
(1)0分、(2)10分、(3)20分、(4)30分、(5)40分、
とし、2.45GHzのマイクロ波を照射した。マイクロ波照射後のλ−DNAを8μlの水と2μlの50%グリセリン溶媒に溶解させ、0.8%のアガロースゲルを使用し、50W、40分間電気泳動を行い、臭化ブロマイドに20分間浸漬することにより染色し、260nm紫外線をゲルの下面から照射して発色させ、DNAが切断されているかについてポラロイドフィルムを用いたカメラで撮影した。結果を図1の写真に示す。
一方、マイクロ波照射20分(3)以降では完全長のλ−ファージのバンドは現れず、スメアな状態となっていることから、核酸DNAが切断され、滅菌が可能な旨を示している。このことは、乾燥DNAに20分(3)以降マイクロ波を照射すると、核酸分子に直接配位している結合水が十分に活性化することにより核酸のホスホジエステル結合が塩基配列非特異的に切断されるためと考えられる。
プラスチック製容器に入れたλ−DNA0.3μgを6区画準備し、真空凍結乾燥機(日立社製CE10)を用いて30分間凍結乾燥させ水を含む溶媒を取り除いた。その後、1000Wのマイクロ波発生装置(シャープ社製RE−SD50−S)を使用し、処理時間をそれぞれ、
(1)0分、(2)2分、(3)5分、(4)10分、(5)15分、(6)20分、
とし、2.45GHzのマイクロ波を照射した。マイクロ波照射後、滅菌対象物の温度を測定した。温度測定結果を表1に示す。
プラスチック製容器に入れたλ−DNA0.3μgを7区画準備し、真空凍結乾燥機(日立社製CE10)を用いて30分間凍結乾燥させ水を含む溶媒を取り除いた。その後、1000Wのマイクロ波発生装置(シャープ社製RE−SD50−S)を使用し、マイクロ波照射方法として、15分マイクロ波照射後、15分冷却した後15分マイクロ波を照射する間欠操作を行い、間欠操作の回数を、
(1)無照射、
(2)15分マイクロ波照射、
(3)15分マイクロ波照射後、間欠操作(15分冷却後15分マイクロ波照射)1回、
(4)15分マイクロ波照射後、間欠操作(15分冷却後15分マイクロ波照射)2回、
(5)15分マイクロ波照射後、間欠操作(15分冷却後15分マイクロ波照射)3回、
(6)15分マイクロ波照射後、間欠操作(15分冷却後15分マイクロ波照射)4回、
(7)15分マイクロ波照射後、間欠操作(15分冷却後15分マイクロ波照射)5回、
とし、2.45GHzのマイクロ波を照射した。マイクロ波照射後のλ−DNAを8μlの水と2μlの50%グリセリン溶媒に溶解させ、0.8%のアガロースゲルを使用し、50W、40分間電気泳動を行い、臭化ブロマイドに20分間浸漬することにより染色し、260nm紫外線をゲルの下面から照射して発色させ、DNAが切断されているかについてポラロイドフィルムを用いたカメラで撮影した。結果を図2の写真に示す。
プラスチック製容器に入れたλ−DNA0.3μgを9区画準備し、真空凍結乾燥機(日立社製CE10)を用いて30分間凍結乾燥させ水を含む溶媒を取り除いた。その後、1000Wのマイクロ波発生装置(シャープ社製RE−SD50−S)を使用し、マイクロ波照射方法として、5分マイクロ波照射後、10分冷却した後に5分マイクロ波を照射する間欠操作を行い、間欠操作の回数を、
(1)無照射、
(2)5分マイクロ波照射、
(3)5分マイクロ波照射後、間欠操作(10分冷却後5分マイクロ波照射)1回、
(4)5分マイクロ波照射後、間欠操作(10分冷却後5分マイクロ波照射)2回、
(5)5分マイクロ波照射後、間欠操作(10分冷却後5分マイクロ波照射)3回、
(6)5分マイクロ波照射後、間欠操作(10分冷却後5分マイクロ波照射)4回、
(7)5分マイクロ波照射後、間欠操作(10分冷却後5分マイクロ波照射)5回、
(8)5分マイクロ波照射後、間欠操作(10分冷却後5分マイクロ波照射)6回、
(9)5分マイクロ波照射後、間欠操作(10分冷却後5分マイクロ波照射)7回、
とし、2.45GHzのマイクロ波を照射した。マイクロ波照射後のλ−DNAを8μlの水と2μlの50%グリセリン溶媒に溶解させ、0.8%のアガロースゲルを使用し、50W、40分間電気泳動を行い、臭化ブロマイドに20分間浸漬することにより染色し、260nm紫外線をゲルの下面から照射して発色させ、DNAが切断されているかについてポラロイドフィルムを用いたカメラで撮影した。結果を図3の写真に示す。
このことにより、乾燥DNAのマイクロ波照射による核酸分子の切断は、マイクロ波の累積照射時間ではなく、マイクロ波の連続照射時間による旨が示されている。
プラスチック製容器に入れたλ−DNA0.3μgを6区画準備し、真空凍結乾燥機(日立社製CE10)を用いて30分間凍結乾燥させ水を含む溶媒を取り除いた。その後、乾熱アルミブロックヒータを用いて、
(1)無処理、
(2)40℃10分加熱処理、
(3)60℃20分加熱処理、
(4)80℃30分加熱処理、
(5)100℃40分加熱処理、
(6)100℃50分加熱処理、
を行った。加熱処理後のλ−DNAを8μlの水と2μlの50%グリセリン溶媒に溶解させ、0.8%のアガロースゲルを使用し、50W、40分間電気泳動を行い、臭化ブロマイドに20分間浸漬することにより染色し、260nm紫外線をゲルの下面から照射して発色させ、DNAが切断されているかについてポラロイドフィルムを用いたカメラで撮影した。結果を図4の写真に示す。
QβRNAウイルスを混入したプラスチック製容器を4区画準備し、自然乾燥させ水分を取り除いた。その後、1000Wのマイクロ波発生装置(シャープ社製RE−SD50−S)を使用し、処理時間をそれぞれ、
(1)0分、(2)10分、(3)15分、(4)20分、
とし、2.45Hzのマイクロ波を照射後、プラークアッセイ法により生菌数を計測した。生菌数の測定結果を表2に示す。
Claims (5)
- 滅菌対象物を乾燥させる第一の工程と、乾燥させた滅菌対象物にマイクロ波を照射して核酸分子を切断する第二の工程とからなることを特徴とする滅菌方法。
- 前記第一の工程が、除湿空気乾燥、真空減圧乾燥、凍結乾燥のいずれか1種又は2種以上であることを特徴とする請求項1に記載の滅菌方法。
- 前記第二の工程においてマイクロ波を15〜20分連続照射することを特徴とする請求項1または2いずれかに記載の滅菌方法。
- 前記第二の工程において、マイクロ波を前記連続照射後に、15〜30分休止して15〜20分連続照射することを1単位とする間欠操作を1回以上行うことを特徴とする請求項3に記載の滅菌方法。
- 前記滅菌対象物の温度が、前記第一の工程、および前記第二の工程を通して80℃以下であることを特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載の滅菌方法。
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